lineas de aduccion

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LINEAS DE ADUCCION

OBRAS SANITARIAS PROFESOR:Germán H. Buitrago

Línea deAducción:• Son las tuberías que transportan el agua desdela Captación ó Desarenador hasta el Estanquede Almacenamiento ó Planta dePotabilización; comprende tuberías dediferentes diámetros, en el cual en surecorrido puede atravesar pasos aéreos sobrequebradas en la que se pueden utilizarestructuras colgantes ó subfluviales en dondese asientan los tubos.

Línea deAducción:• Son las tuberías que transportan el agua desdela Captación ó Desarenador hasta el Estanquede Almacenamiento ó Planta dePotabilización; comprende tuberías dediferentes diámetros, en el cual en surecorrido puede atravesar pasos aéreos sobrequebradas en la que se pueden utilizarestructuras colgantes ó subfluviales en dondese asientan los tubos.


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Línea deAducción:

Tramo de tubería comprendido entre la salida del

desarenador y la entrada a la planta de

potabilización o al tanque de almacenamiento si no

existe planta.

Periodo de diseño 20 a 40 añosPUEDEN SER:• LINEA DE ADUCCION POR GRAVEDAD• LINEA DE ADUCCION POR BOMBEO• SISTEMA MIXTO

Línea deAducción:

Tramo de tubería comprendido entre la salida del

desarenador y la entrada a la planta de

potabilización o al tanque de almacenamiento si no

existe planta.

Periodo de diseño 20 a 40 años


POR GRAVEDAD:Es la solución másconveniente y se da cuandolas condiciones topográficaslo permiten.Se cumple cuando la cotade la captación esta porencima de la cota máximade la red, de tal manera deque se garanticen presionesen la línea.

POR GRAVEDAD:Es la solución másconveniente y se da cuandolas condiciones topográficaslo permiten.Se cumple cuando la cotade la captación esta porencima de la cota máximade la red, de tal manera deque se garanticen presionesen la línea.


LINEAS DE ADUCCION POR GRAVEDAD COMPONENTES:

• Un proyecto de aducción contempla, el diseño de lossiguientes elementos estructurales y accesorioscomplementarios:

1. Las diferentes tuberías con sus diámetros, clase y presiónde trabajo.-

2. Tanquillas rompe cargas3. Dimensionado y diseño del Desarenador.4. Válvulas reductoras de presión.-5. Puentes para el paso de depresiones, ríos y quebradas.-6. Chimeneas de equilibrio (liberan excesos de presión).-7. Válvulas Ventosas, para la expulsión y admisión de aire.-8. Válvulas de limpieza (purgas).-9. Diseño de soportes y anclajes de tuberías.-10. Accesorios tales como reducción, codos, tees etc.

LINEAS DE ADUCCION POR GRAVEDAD COMPONENTES:

• Un proyecto de aducción contempla, el diseño de lossiguientes elementos estructurales y accesorioscomplementarios:

1. Las diferentes tuberías con sus diámetros, clase y presiónde trabajo.-

2. Tanquillas rompe cargas3. Dimensionado y diseño del Desarenador.4. Válvulas reductoras de presión.-5. Puentes para el paso de depresiones, ríos y quebradas.-6. Chimeneas de equilibrio (liberan excesos de presión).-7. Válvulas Ventosas, para la expulsión y admisión de aire.-8. Válvulas de limpieza (purgas).-9. Diseño de soportes y anclajes de tuberías.-10. Accesorios tales como reducción, codos, tees etc.


LINEAS DE ADUCCION CRITERIOS PARA EL DISEÑO:

• El criterio primordial para el diseño de una línea de aducciónpor gravedad es aprovechar al máximo la energía disponible,para lograr máxima economía.

• Partiendo de esa premisa, podemos considerar cuales son loscriterios para definir las tuberías en toda su longitud elproyecto de la línea de aducción.

• Para determinarlas intervienen los siguientes aspectos:a) Carga disponible o diferencia de elevación entre la cota a

nivel de la captación y la cota de rebose en el estanque.b) Capacidad para transportar el gasto máximo diario (Qmax.

día).


• El criterio primordial para el diseño de una línea de aducciónpor gravedad es aprovechar al máximo la energía disponible,para lograr máxima economía.

• Partiendo de esa premisa, podemos considerar cuales son loscriterios para definir las tuberías en toda su longitud elproyecto de la línea de aducción.

• Para determinarlas intervienen los siguientes aspectos:a) Carga disponible o diferencia de elevación entre la cota a

nivel de la captación y la cota de rebose en el estanque.b) Capacidad para transportar el gasto máximo diario (Qmax.

día).



c) La clase de tubería capaz de soportar por presioneshidrostáticas

d) Las clases de tubería en función del material (H.F.,H.G., A.C.P., H.F.D), que la naturaleza del terrenoexige; necesidad de excavaciones para colocartubería enterrada o por el contrario, dificultades oexcavaciones antieconómicas que impongan el usode tubería sobre soportes.

e) Diámetros.f) Estructuras complementarias que precisen para el

buen funcionamiento, tales como desarenadores,ventosas, válvulas de descarga, tanquillas rompecargas, entre otras.


c) La clase de tubería capaz de soportar por presioneshidrostáticas

d) Las clases de tubería en función del material (H.F.,H.G., A.C.P., H.F.D), que la naturaleza del terrenoexige; necesidad de excavaciones para colocartubería enterrada o por el contrario, dificultades oexcavaciones antieconómicas que impongan el usode tubería sobre soportes.

e) Diámetros.f) Estructuras complementarias que precisen para el

buen funcionamiento, tales como desarenadores,ventosas, válvulas de descarga, tanquillas rompecargas, entre otras.


Ventosas Las líneas de gravedad tiene la tendencia a acumular aire en

los puntos altos. Cuando se tienen presiones altas, el airetiende a devolverse y continua en la tubería hasta que esexpulsado, pero en los puntos altos, de relativa bajo presión,el aire no se disuelve creando bolsas que reducen el área útilde la tubería, y consecuentemente se produce un aumento delas perdidas y una disminución del gasto.

La acumulación de aire puede ser ocasionalmente desplazadaa lo largo de la tubería y provocar golpes repentinos eintermitente similares a los golpes de ariete.

A fin de prevenir contra este fenómeno deben utilizarseválvulas automáticas que ubicadas en todos los puntos altospermitan la expulsión del aire acumulado y la circulación delgasto deseado. La colocación de ventosas o válvulas deexpulsión de aire en tales puntos constituirá un factor deseguridad que garantizara la sección útil para la circulación delgasto deseado.

Las líneas de gravedad tiene la tendencia a acumular aire enlos puntos altos. Cuando se tienen presiones altas, el airetiende a devolverse y continua en la tubería hasta que esexpulsado, pero en los puntos altos, de relativa bajo presión,el aire no se disuelve creando bolsas que reducen el área útilde la tubería, y consecuentemente se produce un aumento delas perdidas y una disminución del gasto.

La acumulación de aire puede ser ocasionalmente desplazadaa lo largo de la tubería y provocar golpes repentinos eintermitente similares a los golpes de ariete.

A fin de prevenir contra este fenómeno deben utilizarseválvulas automáticas que ubicadas en todos los puntos altospermitan la expulsión del aire acumulado y la circulación delgasto deseado. La colocación de ventosas o válvulas deexpulsión de aire en tales puntos constituirá un factor deseguridad que garantizara la sección útil para la circulación delgasto deseado.


El aspecto de la ventosa es variado, pero, en general, consta de un cuerpovacio que contiene un flotador esférico y su funcionamiento consiste enque este flotador asciende cuando existe presión de agua, el cual cierraautomáticamente el orificio hacia el exterior. En cambio, si en la tuberíade presión hay aire, este no es capaz de levantar el flotador, pero permiteel escape de aire, que es expulsado al exterior.

Adicionalmente a esto tiene otra función aparte de que expulsa el airetambién permite que el aire entre cuando la tubería está siendo vaciadapara cualquier clase de reparación, con el fin de que las paredes de latubería no se compriman, e decir, que no se deformen por la presión quese ejerce.

La forma de conexión de la ventosa es de rosca, la cual puede serconectada directamente a la tubería, como si fuera una llave maestra, ointerponiendo unas llaves de paso del mismo diámetro, a fin de poderpararlo. Es de notar, que su instalación debe ser vertical, directamentesobre la tubería o conectada a la misma por medio de una tubería auxiliarcon trazado ascendente.

El aspecto de la ventosa es variado, pero, en general, consta de un cuerpovacio que contiene un flotador esférico y su funcionamiento consiste enque este flotador asciende cuando existe presión de agua, el cual cierraautomáticamente el orificio hacia el exterior. En cambio, si en la tuberíade presión hay aire, este no es capaz de levantar el flotador, pero permiteel escape de aire, que es expulsado al exterior.

Adicionalmente a esto tiene otra función aparte de que expulsa el airetambién permite que el aire entre cuando la tubería está siendo vaciadapara cualquier clase de reparación, con el fin de que las paredes de latubería no se compriman, e decir, que no se deformen por la presión quese ejerce.

La forma de conexión de la ventosa es de rosca, la cual puede serconectada directamente a la tubería, como si fuera una llave maestra, ointerponiendo unas llaves de paso del mismo diámetro, a fin de poderpararlo. Es de notar, que su instalación debe ser vertical, directamentesobre la tubería o conectada a la misma por medio de una tubería auxiliarcon trazado ascendente.


FIGURA 22.CORTEESQUEMÁTICO DE VENTOSA.

FUENTE AROCHA, SIMÓN(1979).

La norma INOS indica losdiámetros de ventosa enfunción del diámetro.

PARA DIÁMETROS MENORES DE 12” PUEDENUSARSE VENTOSAS AUTOMÁTICAS DE ½” DE DIÁMETRO.


PURGA O VÁLVULAS DE LIMPIEZAEn líneas de aducción contopografías accidentada, existirála tendencia a la acumulación desedimentos en los puntos bajos,por lo cual resulta convenientecolocar dispositivos que permitanperiódicamente la limpieza detramos de tuberías.La limpieza consiste en unaderivación de la tubería, provistade llave de paso.

En líneas de aducción contopografías accidentada, existirála tendencia a la acumulación desedimentos en los puntos bajos,por lo cual resulta convenientecolocar dispositivos que permitanperiódicamente la limpieza detramos de tuberías.La limpieza consiste en unaderivación de la tubería, provistade llave de paso.


Figura: Esquema de instalación de limpieza.Fuente Arocha, Simón (1979).

El “Manual de Acueductos Rurales”, establece algunos diámetrosde limpieza en función del diámetro de la tubería, así:

Figura 25.Diametros de limpieza en función del diámetro dela tubería. Fuente Arocha, Simón (1979).


TANQUILLAS ROMPECARGASEn líneas de aducción por gravedad la carga estática originada por el

desnivel existente entre el sitio de captación y algunos puntos a lo largo de

la línea de aducción, puede crear presiones superiores a la presión

máxima que soportaría una determinada de clase de tubería. Ello obliga a

disipar esa energía antes de que tal situación pueda provocar daños a la

misma. Para evitar tales daños se recurre a la utilización de valvular

reguladoras de presión o tanquillas rompe cargas.

Las tanquillas rompe cargas son estructuras destinadas a reducir la presión

relativa a cero (presión atmosférica), mediante la transformación de

energía disponible basa en altura de velocidad. El diseño de la tanquilla se

basa en transformación de carga estática en energía de velocidad y lograr

su disipación por efecto de roce contra las paredes y tabiques, así como

por la amortiguación de un colchón de agua.

En líneas de aducción por gravedad la carga estática originada por el

desnivel existente entre el sitio de captación y algunos puntos a lo largo de

la línea de aducción, puede crear presiones superiores a la presión

máxima que soportaría una determinada de clase de tubería. Ello obliga a

disipar esa energía antes de que tal situación pueda provocar daños a la

misma. Para evitar tales daños se recurre a la utilización de valvular

reguladoras de presión o tanquillas rompe cargas.

Las tanquillas rompe cargas son estructuras destinadas a reducir la presión

relativa a cero (presión atmosférica), mediante la transformación de

energía disponible basa en altura de velocidad. El diseño de la tanquilla se

basa en transformación de carga estática en energía de velocidad y lograr

su disipación por efecto de roce contra las paredes y tabiques, así como

por la amortiguación de un colchón de agua.

Generalmente son tanquillas rectangulares divididas en dos cámaras, mediante untabique a media altura sobre el cual se desborda el gasto de entrada.

Las cámaras, de acuerdo a la función que desempeñan, son turbulencia odisipación y de salida, la cámara de turbulencia, donde se logra disipar la energíamediante un colchón de agua, que sirve de amortiguador del chorro de aguafluyendo a gran velocidad y la cámara de salida o zona tranquila que evita laexcesiva entrada de aire al sistema y cuya función principal es la de crear la alturasuficiente de agua para mantener el flujo del gasto requerido.

Para asegurar el correcto funcionamiento de la tanquilla se debe tomar en cuentalas siguientes consideraciones:

Mantener la condición de sumergencia del chorro en el dispositivo de entrada,esto se logra prolongando el niple de entrada con orificios a lo largo del mismo.

A fin de evitar la formación de burbujas en la cámara de salida, se recomienda queel tabique de separación de ambas cámaras trabaje como vertedero sumergido.

No se recomienda la utilización de perforaciones de diámetros pequeños en eldispositivo de entrada. Los diámetros mínimos aconsejables son 1/2” o3/4”, a finde evitar condiciones de flujo objetables.

Generalmente son tanquillas rectangulares divididas en dos cámaras, mediante untabique a media altura sobre el cual se desborda el gasto de entrada.

Las cámaras, de acuerdo a la función que desempeñan, son turbulencia odisipación y de salida, la cámara de turbulencia, donde se logra disipar la energíamediante un colchón de agua, que sirve de amortiguador del chorro de aguafluyendo a gran velocidad y la cámara de salida o zona tranquila que evita laexcesiva entrada de aire al sistema y cuya función principal es la de crear la alturasuficiente de agua para mantener el flujo del gasto requerido.

Para asegurar el correcto funcionamiento de la tanquilla se debe tomar en cuentalas siguientes consideraciones:

Mantener la condición de sumergencia del chorro en el dispositivo de entrada,esto se logra prolongando el niple de entrada con orificios a lo largo del mismo.

A fin de evitar la formación de burbujas en la cámara de salida, se recomienda queel tabique de separación de ambas cámaras trabaje como vertedero sumergido.

No se recomienda la utilización de perforaciones de diámetros pequeños en eldispositivo de entrada. Los diámetros mínimos aconsejables son 1/2” o3/4”, a finde evitar condiciones de flujo objetables.

Detalle de tanquilla rompe carga en planta. Fuente Arocha, Simón (1979).


VÁLVULAS REDUCTORAS DE PRESIÓN Y VÁLVULASREGULADORAS DE PRESIÓN

• De los abastecimientos de agua, las válvulasautomáticas de alivio, tienen la función deproteger a las tuberías de sobrepresiones.

• Estas válvulas pueden ser de dos tipos:• Válvulas reductoras de presión: que producen en

su interior perdida de carga constante, cualquieraque se la presión de entrada y el gasto.

• Válvulas reguladoras de presión: se usan paramantener la presión constante en la descarga,aunque en la entrada varié el flujo o la presión.

• De los abastecimientos de agua, las válvulasautomáticas de alivio, tienen la función deproteger a las tuberías de sobrepresiones.

• Estas válvulas pueden ser de dos tipos:• Válvulas reductoras de presión: que producen en

su interior perdida de carga constante, cualquieraque se la presión de entrada y el gasto.

• Válvulas reguladoras de presión: se usan paramantener la presión constante en la descarga,aunque en la entrada varié el flujo o la presión.

Curso Intensivo sobre Diseño deAcueductos - Ing. Germán H. Buitrago

Detalle de válvula reductora de presión. Fuente Arocha, Simón (1979).


LAS TUBERIAS MAS UTILIZADAS PARA SISTEMAS DE AGUAPOTABLE:

• Tubería de cloruro de polivinilo (P.V.C.), debido a suversatilidad de transporte, almacenaje, instalación ypor su alta resistencia a la abrasión y a los agentesquímicos y corrosivos.

• La característica más importante de la tubería plástica(P.V.C.) es su menor peso, respecto a cualquier otra, locual reduce grandemente costo de transporte einstalación.

• Tiene poca resistencia a impactos, esfuerzos externosy aplastamiento, por lo cual su utilización es másconveniente enterrada en zanjas. ofrece ventajas encuanto a capacidad de transporte en base acoeficientes de rugosidad menores (C=140).

LAS TUBERIAS MAS UTILIZADAS PARA SISTEMAS DE AGUAPOTABLE:

• Tubería de cloruro de polivinilo (P.V.C.), debido a suversatilidad de transporte, almacenaje, instalación ypor su alta resistencia a la abrasión y a los agentesquímicos y corrosivos.

• La característica más importante de la tubería plástica(P.V.C.) es su menor peso, respecto a cualquier otra, locual reduce grandemente costo de transporte einstalación.

• Tiene poca resistencia a impactos, esfuerzos externosy aplastamiento, por lo cual su utilización es másconveniente enterrada en zanjas. ofrece ventajas encuanto a capacidad de transporte en base acoeficientes de rugosidad menores (C=140).


• Tubería de hierro fundido dúctil, las cuales debenposeer bridas soldadas en sus extremos para permitirla unión con otra tubería.

• Estas mismas características, consecuencia de supropiedad física, le ofrecen la ventaja de poder serutilizada enterrada y superficialmente, lo que permiteutilizar una sola clase de tubería en el caso de diseñode líneas de aducción en terrenos rocosos y terrenosblandos

• Los coeficientes de rugosidad pueden considerarsesimilares a los del Hierro Fundido.

• Tuberías de Acero al Carbono se colocan sobre lasuperficie misma del terreno, soporta muy bien laspresiones internas, pero puede deformarse por variosparciales de la línea o fuertes cargas exteriores.

• Tubería de hierro fundido dúctil, las cuales debenposeer bridas soldadas en sus extremos para permitirla unión con otra tubería.

• Estas mismas características, consecuencia de supropiedad física, le ofrecen la ventaja de poder serutilizada enterrada y superficialmente, lo que permiteutilizar una sola clase de tubería en el caso de diseñode líneas de aducción en terrenos rocosos y terrenosblandos

• Los coeficientes de rugosidad pueden considerarsesimilares a los del Hierro Fundido.

• Tuberías de Acero al Carbono se colocan sobre lasuperficie misma del terreno, soporta muy bien laspresiones internas, pero puede deformarse por variosparciales de la línea o fuertes cargas exteriores.


• Estas tuberías son más livianas, por su menor espesor perodeben ser protegidas con películas anticorrosivas interior yexteriormente cuando las aguas y el medio exterior le seandesfavorables.

• Las tuberías de acero no se presta para líneas de distribución porla dificultad para hacer conexión, la cual es a través de juntassoldadas.

• Poseen un coeficiente de rugosidad (C=110).• Son fabricadas de acuerdo a las Normas ASTM A-53 / API 5L• Tuberías de Pead El Polietileno de Alta Densidad (P.E.A.D) es un

polietileno procesado según procedimiento de baja presión.• Su coloración en masa, de negro humo, es estable y las protege

de las radiaciones ultravioleta, confiriéndole larga vida, calculadaen un mínimo de 50 años

• La superficie lisa especular del interior de la tubería, es causa deque las pérdidas de carga sea notablemente inferior al de lastuberías de materiales tradicionales coeficiente de rugosidad(C=130), esta cualidad también impide la formación deincrustaciones y depósitos de lodos.

• Estas tuberías son más livianas, por su menor espesor perodeben ser protegidas con películas anticorrosivas interior yexteriormente cuando las aguas y el medio exterior le seandesfavorables.

• Las tuberías de acero no se presta para líneas de distribución porla dificultad para hacer conexión, la cual es a través de juntassoldadas.

• Poseen un coeficiente de rugosidad (C=110).• Son fabricadas de acuerdo a las Normas ASTM A-53 / API 5L• Tuberías de Pead El Polietileno de Alta Densidad (P.E.A.D) es un

polietileno procesado según procedimiento de baja presión.• Su coloración en masa, de negro humo, es estable y las protege

de las radiaciones ultravioleta, confiriéndole larga vida, calculadaen un mínimo de 50 años

• La superficie lisa especular del interior de la tubería, es causa deque las pérdidas de carga sea notablemente inferior al de lastuberías de materiales tradicionales coeficiente de rugosidad(C=130), esta cualidad también impide la formación deincrustaciones y depósitos de lodos.Curso Intensivo sobre Diseño de

Acueductos - Ing. Germán H. Buitrago

• Los tubos de P.E.A.D. con diámetro comprendidos entre 16 mm(1/2” ) y 110 mm (4” ) se suministran generalmente en rollos de100 mts de longitud. Las tuberías de diámetro igual o mayor de125 mm se suministran en longitudes de 12 mts.

• Es una tubería a instalar convenientemente dentro de una zanja(enterrada), donde se debe colocar una base de arena.

• Tuberías Acero de acero Galvanizado (de hierro galvanizado) porsu utilidad y resistencia en terrenos rocosos.

• Es una tubería de gran resistencia a los impactos y de granductibilidad. Posee un recubrimiento de Zinc, tanto interior comoexteriormente, para darle protección contra la corrosión.

• Esta tubería es recomendable para instalarse superficialmente,ya que presenta una resistencia a los impactos, mucho mayorque cualquier otra, pero no resulta conveniente su instalaciónenterrada en zanja debido a la acción agresiva de suelos ácido

• Poseen un coeficiente de rugosidad (C=100 y 110).

• Los tubos de P.E.A.D. con diámetro comprendidos entre 16 mm(1/2” ) y 110 mm (4” ) se suministran generalmente en rollos de100 mts de longitud. Las tuberías de diámetro igual o mayor de125 mm se suministran en longitudes de 12 mts.

• Es una tubería a instalar convenientemente dentro de una zanja(enterrada), donde se debe colocar una base de arena.

• Tuberías Acero de acero Galvanizado (de hierro galvanizado) porsu utilidad y resistencia en terrenos rocosos.

• Es una tubería de gran resistencia a los impactos y de granductibilidad. Posee un recubrimiento de Zinc, tanto interior comoexteriormente, para darle protección contra la corrosión.

• Esta tubería es recomendable para instalarse superficialmente,ya que presenta una resistencia a los impactos, mucho mayorque cualquier otra, pero no resulta conveniente su instalaciónenterrada en zanja debido a la acción agresiva de suelos ácido

• Poseen un coeficiente de rugosidad (C=100 y 110).

Curso Intensivo sobre Diseño deAcueductos - Ing. Germán H. Buitrago

LINEAS DE ADUCCION PORBOMBEO:Cuando la captación sobrequebradas, embalses, ríos, ólagos se encuentra en una cotamas baja que el Desarenador,Planta de tratamiento óEstanque, bajo esta condición sedebe implementar un sistemasde bombeo.

LINEAS DE ADUCCION PORBOMBEO:Cuando la captación sobrequebradas, embalses, ríos, ólagos se encuentra en una cotamas baja que el Desarenador,Planta de tratamiento óEstanque, bajo esta condición sedebe implementar un sistemasde bombeo.


En cualquiera de los dos casos se debe seleccionar el tipo

de tubería a utilizar, la cual se diseña en función del tipo

de terreno, de la carga hidráulica y del sitio donde se

instalará.

Las tuberías más recomendadas para líneas de aducción

son:

ACERO AL CARBONO – P.V.C. DE ALTA DENSIDAD –

HIERRO GALVANIZADO – PEAD (POLIETILENO EN ALTA

DENSIDAD) – HIERRO FUNDIDO (Poco ó casi nulo su uso

hoy día).

En cualquiera de los dos casos se debe seleccionar el tipo

de tubería a utilizar, la cual se diseña en función del tipo

de terreno, de la carga hidráulica y del sitio donde se

instalará.

Las tuberías más recomendadas para líneas de aducción

son:

ACERO AL CARBONO – P.V.C. DE ALTA DENSIDAD –

HIERRO GALVANIZADO – PEAD (POLIETILENO EN ALTA

DENSIDAD) – HIERRO FUNDIDO (Poco ó casi nulo su uso

hoy día).OBRAS SANITARIAS PROFESOR:

Germán H. Buitrago

JUNTA SOLDAR BISEL DE TUBERIA


CALCULO DE DIAMETRO DE UNALINEA DE ADUCCION

CALCULO DE DIAMETRO DE UNALINEA DE ADUCCION


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